《量子光学》PPT课件

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1、量子物理1、经典物理学的发展过程物理学经典物理现代物理力学热学电磁学光学相对论量子论非线性2、近年来的发展粒子物理：量子电动力学、重整化方法天体物理：太阳中微子短缺问题引力波存在的问题物体的速度能否超过光速的问题生物物理有机体遗传程序的研究（须运用量子力学、统计物理、X射线、电子能谱和核磁共振技术等）。非平衡热力学及统计物理3、物理学发展的趋向学科之间的大综合相互渗透结合成边缘学科4、从经典物理学到近代物理学过渡的三个重大问题1887年的迈克耳孙—莫雷实验否定了绝对参考系的存在；1900年瑞利和金斯用经典的能量均分定理

2、说明黑体辐射问题，出现了所谓“紫外灾难”；1896年贝克勒尔发现放射性现象，说明原子不是物质的基本单元，原子是可分的。原子是构成物质的基本单元；能量是连续变化的。量子力学的实验基础量子光学第十五章19世纪末20世纪初光与物质的相互作用热辐射光电效应康普顿效应光光在传播过程中的表现干涉衍射偏振光的波动性用光的经典电磁理论可以很好的解释用光的经典电磁理论无法解释，？量子概念是1900年普朗克首先提出的，距今已有一百多年的历史.其间，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、玻恩、海森伯、薛定谔、狄拉克等许多物理大师的创新努力，到20世

3、纪30年代，就建立了一套完整的量子力学理论.量子力学宏观领域经典力学现代物理的理论基础量子力学相对论量子力学微观世界的理论起源于对波粒二相性的认识第一节热辐射15-1热辐射一、热辐射任何物体在任何温度下都能辐射电磁波物体辐射能量的多少辐射能量按波长的分布一定时间内与物体的温度有关这种与温度有关的辐射称为热辐射热辐射定性图述先定性粗略描述某铁球单位时间单位面积发射的辐射能随铁球的温度变化其辐射能按波长的分布情况亦发生变化炽热状态温度逐渐下降可见光红外线紫外线波长曲线覆盖面积示意单位时间、单位面积发射的各种波长的总辐射能设

4、某物体单位时间单位面积l+l在某波长微区域的辐射能为定义该物体对波长的单色辐射出射度简称单色辐出度是辐射体的辐射波长和热力学温度的函数，且与物体的材料及表面情况有关。在一定温度下辐出度设某物体单位时间单位面积l+l在某波长微区域的辐射能为定义该物体对波长的单色辐射出射度简称单色辐出度是辐射体的辐射波长和热力学温度的函数，且与物体的材料及表面情况有关。单色辐出度从物体单位表面上辐射的各种波长的总辐射功率为称为物体的辐射出射度，简称辐出度其单位为其单位为单位时间的辐射能单位面积单位波长我们周围的物体在不断地向外辐射能量，为

5、什么物体的温度没有下降？当一个物体在单位时间内从外界吸收的能量恰好等于物体因辐射而消耗的能量时，该物体的温度保持恒定，这种状态下的热辐射称为平衡热辐射为定量描述物体吸收和反射外来辐射能量的能力引入吸收系数和反射系数物体吸收的能量入射到物体表面总能量吸收系数物体反射的能量入射到物体表面总能量反射系数在一定温度下定义该物体对波长的单色吸收系数简称单色吸收系数T,lT,lT,l定义该物体对波长的单色反射系数简称单色反射系数T,l对于不透明物体依据的不同，物体可分为：1.选择性吸收体：在一定温度下，只对某些或某段波长范围的辐射

6、有明显吸收，对其他波长吸收很少。有色反光体2.灰体：单色吸收系数是一个常数，但小于1.它对各种波长的辐射有同等程度的吸收和反射.3.绝对黑体：在任何温度下均能全部吸收投射到它上面的辐射，即吸收系数为1，反射系数为0.一般辐射的复杂性不透明体二、黑体辐射外来各种波长的辐射能反射某些波长的辐射能吸收某些波长的辐射能（随物而异）发射各种波长的热辐射能（故亦随物而异）故一般物体的研究显得较复杂。实际物体热辐射的复杂性但理论研究表明各种同温物体对同一波长辐射能的单色吸收本领单色发射本领比值相同而且都等于一个同温的“黑体”对同一波

7、长辐射能的单色发射本领。黑体辐射成为研究实际物体热辐射问题的基础。什么是黑体？（随物而异）黑体不透明体二、黑体辐射外来各种波长的辐射能反射某些波长的辐射能吸收某些波长的辐射能（随物而异）（随物而异）发射各种波长的热辐射能（故亦随物而异）故一般物体的研究显得较复杂。实际物体热辐射的复杂性但理论研究表明各种同温物体对同一波长辐射能的单色吸收本领单色发射本领比值相同而且都等于一个同温的“黑体”对同一波长辐射能的单色发射本领。黑体辐射成为研究实际物体热辐射问题的基础。什么是黑体？假设有这样的物体无任何反射这种假设的物体称为黑体

8、。绝对理想的黑体并不存在，但它是热辐射的重要理论模型。值得注意的是实验室中常用的黑体经典实验模型：（随物而异）能全部吸收入射各种波长的辐射能二、黑体辐射*绝对黑体：能100%吸收投射在它上面的外来辐射。O为什么引入绝对黑体模型？*基尔霍夫定律abcda,b,c,d是四个温度不同的物体封闭在真空容器中它们只能通过热辐射交换能量实验表